JP4885307B2 - 移動ウェブをインクジェット印刷するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動ウェブのインクジェット印刷（すなわちインクジェットを用いた印刷）に関する。本発明の適用の可能な分野は、生理用品内に含まれる材料のウェブをインクジェット印刷することである。生理用品のためのいわゆるトップシート又は第２トップシートを製造する際に使用されるようなフィルム材は、これらの材料の代表的なものである。

ＰＣＴ出願国際公開第９７／４８６３４（Ａ）号は、インクジェットを用いて移動基材ウェブを印刷する装置であり、基材ウェブを移動させる手段と、基材ウェブが移動され得る湾曲した軌跡の上で配置された数個のインクジェットノズルを備えそこで基材が印刷されることができる印刷ステーションと、を含む装置を開示する。印刷ステーションの領域において、基材ウェブの断面（cross action）が湾曲した形状であるように、曲げる手段が、基材ウェブを印刷するための印刷ステーションの領域に嵌められており、基材ウェブは、平坦な状態で実質的にその長さ方向に平行に装置に送られる。

移動ウェブは、前述において考慮されているように、印刷される幅を通常は示し、これは従来のプリンタヘッドにおいて含まれているインクジェットによって同時に印刷されることができるストリップの幅を超えている。

並列に配置された多数のヘッドを使用することは、単一のプリンタヘッドの占有面積を超える幅の上で移動ウェブを印刷するために、インクジェットの占有面積を増大させることを可能にする。しかしながら、並列に配置された多数のヘッドを使用することは、コストの観点から不利であり、効率は低減され、関連する機械装置の複雑性を増大させる。

ＰＣＴ出願国際公開第９７／４８６３４（Ａ）号

より簡易でコスト効率よく、より広い範囲の幅の上でウェブのインクジェット印刷を実施するために、改善された方法及び対応する装置を提供することが望ましい。

本発明は、一方向において移動し、印刷ステーションを通って移動するウェブであって、この方向を横断する印刷幅の上で、この印刷幅よりも狭い占有面積幅の上でノズルの直線配列から噴出されるインクジェットによって印刷されるウェブをインクジェット印刷する方法を提供する。

一実施形態において、占有面積幅の上で噴出されるインクジェットからのインクは、ウェブが、インクを噴出するノズルの直線配列に少なくとも局所的に斜め（すなわち傾斜）に向けられているために、ウェブの印刷幅の上で印刷されることができる。本発明の特定の実施形態では、この結果は、印刷ステーションでウェブを溝様形状（例えばＶ字形状）に曲げることによって得ることができる。

本発明は、対応する装置にも関する。

ここで、本発明の代表的な実施形態が、付属の描写を参照して、単に非限定の実施例によって記載される。
本明細書で記載されるようなインクジェット印刷配置の平面図。 図１の線ＩＩ−ＩＩ’に沿った断面図。 わずかに拡大した尺度で作り出された図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩ’に沿った断面図。 図１において矢印ＩＶによって示された装置の部分の側面図。 本明細書で記載される特定の幾何学的な構成要素を描写する概略図。

図１において、参照Ｂは、主軸Ｙ_Ｂの方向において縦方向に移動する積層ウェブを概して示す。示されている実施形態において、軸Ｙ_Ｂはウェブの主軸であり、ウェブＢは、図１の視点を基準にして、右から左に移動する。

一実施形態において、ウェブＢは生理用ナプキン、おむつ、成人用失禁製品等の衛生製品を製造する際に使用するウェブであってよい。一実施形態において、ウェブＢは例えば９０ｍｍの全体幅を有する第２トップシート（ＳＴＳ）であってよい。

移動ウェブＢは、軸Ｙ_Ｂ、すなわちウェブＢの移動の方向を横断する幅Ｗの上でインクジェット印刷される。

本明細書で示されている実施形態において、印刷される幅Ｗは、ウェブＢの全体の幅、すなわち、その対向する長手方向の端部を分離する距離に実質的に相当する。印刷される幅Ｗは、ウェブＢの全体の幅よりも狭くてもよい。印刷される幅は、ウェブＢの中心の主軸Ｙ_Ｂに関して中心に位置するか、又は横方向にずれていてもよい。幅Ｗが連続してかつその全体の延長を横断して印刷されるよう意図されているように本明細書に示されている一方で、本明細書で記載されている配置は、ウェブ上での得られる印刷が任意の種類の模様／画像に一致し得るように、幅Ｗの断続的な及び／又はストリップ様の方法での印刷に容易に適用することができる。

印刷ステーション１４と一致してウェブＢの上にインクジェットを噴出するノズルの直線配列を含む固定インクジェットプリンタヘッド１０によって、印刷が実施されてもよい。

図１に示される代表的な実施形態は、ウェブＢの動きの方向Ｙ_Ｂに沿ってカスケード状にされた（すなわち、ジグザグ状にされた）２つの固定プリンタヘッド１０、１２の縦一列に並んだ配置を適用する。「占有面積」（すなわち、その上でインクジェットがプリンタヘッド１０のノズルの直線的な配置によって噴出される、軸Ｙ_Ｂを横断する幅）は実際に、プリンタヘッド１２の占有面積と一致する。この縦一列に並んだ配置では、１回に１つのプリンタヘッドが、他が待機している（例えば洗浄目的で）間に動作し得る。ウェブＢの前進の方向に沿ってカスケード状にされた実質的に同一の占有面積を有する複数（すなわち２つ以上）のプリンタヘッドを使用することは、様々なプリンタヘッドに異なる色のインクを供給することによって、多色印刷を可能にできる。多色印刷を提供できる個々のプリンタヘッドも使用されてよい。

そのプリンタヘッドに関して述べられていることは、概して他のプリンタヘッドにも適用するという条件で、１つのプリンタヘッド（すなわちヘッド１０）が本明細書にわたって主として参照される。

参照数字１６及び１８は、プレートの形態で、印刷ステーション１４の上流及び下流に配置された２つの要素（「板」）を示す。「上流」及び「下流」という表現は、ウェブＢの方向を示し、これは図１の描写において右から左である。

一実施形態において、板１６、１８を含むプレートは、Ｖ字形状であってよい。これらのプレートはまた、異なる形状を有してもよく、すなわち表現の簡易さのためにＶ字形状が以下で検討される。

図２の断面図において概略的に示されているように、ウェブＢは、平坦な状態で印刷ステーション１４の方へ進められる。「上流」の板１６を通過する結果、ウェブＢは、溝様形状を付与される。図３の断面図において概略的に示されているように、一実施形態において、溝様形状は、Ｖ字形状であってもよい。

Ｖ字形状の２α（アルファ）と指定された開口部角度は、本質的にＶ字形状のプレート又は板であり得る成形機要素の開口部の角度によって確定される。溝様形状の開口部分（「口」部分）が、プリンタヘッド１０の占有面積Ｆ（図３を参照）、すなわち、プリンタヘッド１０からインクジェットがその上で噴出される幅Ｆと同等又はそれ以上の幅を有するように、角度２αが選択される。

ここでも、印刷される幅Ｗは、ウェブＢの端部から端部の幅全体よりも狭くてよい。その場合、印刷される幅Ｗに相当するウェブの部分のみが、本明細書で記載されているような溝様形状を付与される必要がある。同様に、対称的な溝様形状が本明細書で検討されているが、非対称的な形状（すなわち異なる長さのアームを備えるＶ字形状）又は任意の他の形状が、本明細書で記載されている配置で同様に適用されてもよい。

いずれの場合においても、ウェブが、インクを噴出するノズルの直線配列に少なくとも局所的に斜め（すなわち傾斜）に向けられているために、プリンタヘッド１０からのインクは、印刷されるウェブＢの幅Ｗよりも狭い占有面積Ｆの上で噴出されながら、印刷される幅Ｗ全体に到達（及びしたがって「印刷」）することができる。この斜めの向きにより、印刷されるウェブの幅は、プリンタヘッド（及びそこから噴出されるインクジェット）によって、その実際の幅よりも狭い幅を有しているように実際には「見られる」であろう。

示されている実施形態において、ウェブＢはＶ字形状に曲げられており、Ｖ字形状の両面は、インクを噴出するノズルの直線配列に斜めの向き（対向する角度を備える）にあるウェブＷの部分を表す。図３は、与えられた占有面積Ｆに関して、プリンタヘッド１０からその上にインクが噴出されるウェブの部分の幅Ｗが、角度α（２α）の振幅を対応して変化させることによって、選択的に変えられることができることを示している。ウェブＢの上に印刷された画像は、ウェブＢが平坦な状態でプリンタヘッド１０に曝された場合にウェブ上に印刷されるであろう画像と比較して、一般に歪められる。これはとりわけ、印刷される移動ウェブＢに到達するために、ウェブの斜めの向きのためにプリンタヘッドから離れているウェブＷの部分（１つの部分又は複数の部分）に一致して噴出されるこれらのインクジェットのインクの液滴（例えば示されている実施形態では、プリンタヘッドの中心部分から噴出されるこれらのインクジェット）が、ウェブの斜めの向きのためにプリンタヘッドにより近いウェブＷの部分（１つの部分又は複数の部分）に一致してプリンタヘッド１０から噴出されるそれらのインクジェットのインクの液滴（例えば示されている実施形態では、占有面積の端部で噴出されるこれらのインクジェット）と比較して、より長い距離を移動する必要があるためである。

かかる歪みを補正する手段（これもまた軸Ｙ_Ｂに沿ったウェブＢの線速度に依存する）が、以下に記載される。

一実施形態において、例えば５０ｍｍの占有面積Ｆを備えるプリンタヘッドは、３６．８度に等しいαを選択することによって、およそ６０ｍｍに等しい幅Ｗを印刷するのに使用される得る。

印刷後、ウェブＢは「下流」の板１８の方に進められ、例えばロール状に巻き付けること、又は考えられる製造装置への直接供給などの、更なる加工のために平坦な状態に戻される。

ウェブ及び／又は板（単数又は複数）の望ましくない汚染は、例えば板１６、１８に貼り付くウェブ繊維から発生し、インクと混合されて相当な厚さ（例えば３ｍｍ）の望ましくない「塊」を形成し得る。

示されている配置において、印刷ステーション１４を通って移動してインクジェット印刷を受けるときに、Ｖ字形状のウェブＢが支持されないように、２つの板１６及び１８は、互いにある距離を置いて保たれてもよい。そのような方法では、プリンタヘッド（単数又は複数）から噴出されたインクは、乾燥する前に板１６及び１８のいずれにも到達することはできず、したがって板を汚染するのには不適当である。

一実施形態において、「上流」の板１６は、インクが噴出される印刷区域まで少なくとも約６０ｍｍの距離で保たれることができる。

一実施形態において、「下流」の板１８は、印刷区域まで少なくとも約１００ｍｍの距離で維持されていた。「上流」の板が「下流」の板よりも印刷区域により近く保たれることができるように、これらの異なるクリアランスの値は、ウェブＢの前進を考慮に入れる。

ウェブＢの前進の方向に沿ってカスケード状にされた２つの（又はそれより多い）プリンタヘッドを含む配置の場合において、「上流」の板１６とカスケード状にされた配置における最初のプリンタヘッド（すなわち図１におけるヘッド１０）との間で所定の最小のクリアランスを確保すると、他のプリンタヘッドに更に大きなクリアランスが得られるということを自動的に確実にすることが理解されるであろう。同様に、カスケード状にされた配置において最後のプリンタヘッド（すなわち図１におけるヘッド１２）との間の所定の最小クリアランスを確保すると、他のプリンタヘッドに更に大きなクリアランスが得られるということを自動的に確実にするであろう。

プリンタヘッド（単数又は複数）の汚染は、板１６及び１８に対する摩擦のためにウェブＢによって引き起こされた可能性のある塵によって、生じ得る。この汚染は恐らく、移動ウェブの周囲で引き起こされた乱流に関係しており、プリンタヘッドに対してウェブの塵及び／又はインクを戻していると思われる。

これを防止するために、板１６、１８の間で橋のように延在するバッフル２０（平坦な板など）がウェブＷの下に供給される。バッフル２０は、浮遊するインク粒子を阻止し、それらが乱流を受けた結果、プリンタヘッド（単数又は複数）に戻るのを防ぐのに効果的である。バッフル２０のインク阻止効果は、ウェブの塵がもはや、浮遊するインクの液滴と混合してプリンタヘッドに付着し得るべたっとした密集体を形成する位置にないという点で、ウェブ塵の汚染に対しても効果的である。

Ｖ字形状である移動ウェブ上で実施される印刷による歪みを修正する基準が、図５を参照して以下に記載される。示されているように、この歪みは主として、プリンタヘッドによって同時に放出された２つのインクの液滴が、ウェブに到達する際に、占有面積Ｆ内でのそれぞれのインクジェットの位置（中心〜側面）によって、移動する長さが実際に異なる場合があるためである。これらの異なる経路の長さは、これらの２つのインクの液滴がウェブＢに到達してその上に印刷される、２つの異なる時点につながる。これらの２つの異なる時点の間の時間間隔中に、ウェブは軸Ｙ_Ｂに沿って所定の長さを移動し、これは印刷される物品における歪みの長さとなる。

図５において、参照番号１０は再び、ＬとＬとの間のｘ軸（ウェブ軸Ｙ_Ｂと交差方向）に沿って延在する「占有面積」Ｆの上でインク液滴を噴出するように構成されたプリンタヘッドを示し、占有面積はしたがって、２Ｌに等しい幅を有する。そこにウェブＢが折られているＶ字形状の（頂）角は、２αと示される。

以下の定義を適用する。

ｖ_ｚは、プリンタヘッド１０からウェブＢの方へ、ｚ軸に沿って噴出されるインク液滴の速度であり、
ｖ_ｙは、軸ＹＢに沿ったウェブＢの速度であり、
ｘは、ＬからＬに変化する、プリンタヘッド上のインク液滴の位置であり、
ｘ’は、ウェブＢ上に適用された（印刷された）後のウェブＢ上のインク液滴の位置であり、
ｙは、占有面積において異なる場所でのインク液滴噴出の、考えられる異なる移動経路／時間による、ウェブの歪みの長さである。

通常の動作条件下で、以下の前提を適用する。

インク液滴の速度への重力の影響は、無視することができる。プリンタヘッド１０とウェブＢとの間の移動の時間は、実際にとても短い。

インク液滴の速度への空気摩擦の影響は、液滴の小さな寸法を考慮して、同様に無視することができる。

ウェブの一番近い端部からのプリンタヘッドの距離（本来は小さい）は、この移動経路が、全ての液滴に関して同一であり、ウェブＢ上に印刷される画像においていかなるの歪みも生じさせないので、実際に無視することができる。

最後に、滴液は、個々の点というよりはむしろ連続線を形成していると見なすことができ、システムの対称性は、図５の図形を、ウェブＷのちょうど半分に単純化させることができる。

時間ｔ_０におけるヘッド１０上の位置（ｘ、０）での液滴を仮定すると、この液滴は、液滴がウェブに到達した時間ｔにおける位置（ｘ’、ｙ）で（平坦な）ウェブＢ上に印刷する。

一般に、ｘ’＝ｘ／ｓｉｎαは、いったんαが分かると、三角法の観点から容易に計算することができる。
ｚが、ヘッド１０からウェブＢまでの液滴の移動の方向を示す軸を表す場合、
ｄｚ＝ｄｘ／ｔａｎα及びｄｚ＝ｖ_ｚｄｔを有し、
よって、
ｄｔ＝ｄｘ／（ｖ_ｚ．ｔａｎα）
ｄｙ＝−ｖ_ｙｄｔ、よってｄｔ＝−ｄｙ／ｖ_y
外挿法によると、
ｄｙ＝−ｖ_ｙｄｘ／（ｖ_ｚｔａｎα）＝−Ｋｄｘ
よって、積分を解くことによって、
ｙ−ｙ_Ｌ＝ｙ＝∫Ｋｄｘ−Ｋ（Ｌ−ｘ）であり、
式中、積分はｘとＬとの間で拡大し、ｙ方向における歪みの方程式を得る。

本実施形態の図形において、これは傾き−Ｋを有する線形関数であり、式中、Ｋはウェブの速度、液滴の速度及びシステムの配置に依存する定数であり、すなわち、前述の移動ウェブの角度（α）は、ノズルの直線配列に少なくとも局所的に斜めに向けられている。

したがって、上記の式は、画像の歪みを非常に容易に予測し、ウェブＢ上に印刷される所望の模様（例えば画像）を得るために適切にひずまされた、プリンタ１０において読み込まれる画像を生成するモデルを作り出すのを可能にする。

示されている配置において、プリンタヘッド（単数又は複数）からのインクジェットは、溝様形状（図３を参照）の開口部分を通ってウェブＢの上に噴出されることができ、よって、溝様形状のウェブＢの「内側」表面を印刷する。インクジェットは、溝様形状のウェブの「外側」表面上に実施することによって（すなわち、示されている図３と相補的な配置で）、ウェブＢの上に同様に噴出することができる。

もちろん、本発明の基本的な原則を侵すことなく、詳細及び実施形態は、ほんの一例として記載されてきたことに関して、添付された請求項により定義される本発明の範囲から逸脱することなく有意に変更されてもよい。

本明細書に開示される寸法及び値は、列挙された正確な数値に厳しく限定されるものとして理解されるべきではない。それよりむしろ、特に指定されない限り、こうした各寸法は、列挙された値とその値周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味することを意図する。例えば、「４０ｍｍ」として開示された寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することを意図する。

Claims (15)

1. 方向（Ｙ_Ｂ）において移動するウェブ（Ｂ）をインクジェット印刷する方法であって、前記ウェブ（Ｂ）が、印刷ステーション（１４）を通って移動し、前記方向（Ｙ_Ｂ）を横断する印刷幅（Ｗ）の上で、前記印刷幅（Ｗ）よりも狭い占有面積幅（Ｆ）の上でノズルの直線配列から噴出されるインクジェット（１０）によって印刷され、前記ウェブが、前記インクを噴出する前記ノズルの直線配列に少なくとも局所的に斜めに向けられ、それにより前記占有面積幅の上で噴出される前記インクジェットからのインクが、前記ウェブ（Ｂ）の前記印刷幅（Ｗ）の上で印刷される、方法。
2. 前記ウェブが、前記印刷ステーション（１４）で溝様形状に曲げられる、請求項１に記載の方法。
3. 前記溝様形状が、Ｖ字形状である、請求項２に記載の方法。
4. 前記移動ウェブ（Ｂ）が、支持されずに前記印刷ステーション（１４）を通って移動する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記印刷ステーション（１４）で、前記インクジェット（１０）に対向する前記ウェブ（Ｂ）の面をバッフルで覆う工程を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記溝様形状に曲げられた前記ウェブの内側表面を印刷するために前記溝様形状の開口部分を通って前記インクジェット（１０）を噴出する工程を含む、請求項２又は３に記載の方法。
7. 前記移動ウェブが、前記インクを噴出する前記ノズルの直線配列に少なくとも局所的に斜めに向けられていることによる歪みを補正するために、前記インクジェットによって印刷された模様を修正する工程を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記方向（Ｙ_Ｂ）における前記ウェブ（Ｂ）の動きの速度、前記インクジェットの液滴の速度及び角度（α）に応じて前記模様を修正する工程を含み、前記移動ウェブが、前記ノズルの直線配列に少なくとも局所的に斜めに向けられている、請求項７に記載の方法。
9. 方向（Ｙ_Ｂ）において移動するウェブ（Ｂ）をインクジェット印刷する装置であって、前記ウェブ（Ｂ）が、前記方向（Ｙ_Ｂ）を横断する印刷幅（Ｗ）の上で印刷され、前記装置が、
   −印刷される前記ウェブ（Ｂ）によって横断される印刷ステーション（１４）であって、前記印刷幅（Ｗ）よりも狭い占有面積幅（Ｆ）の上でインクジェットを生じさせるノズルの直線配列を備える少なくとも１つのプリンタヘッド（１０、１２）を含む印刷ステーションと、
   −前記インクを噴出する前記ノズルの直線配列に前記ウェブを少なくとも局所的に斜めに向けるための少なくとも１つの要素（１６、１８）であって、それによって前記占有面積幅の上で噴出される前記インクジェットからのインクが、前記ウェブ（Ｂ）の前記印刷幅（Ｗ）の上で印刷される要素と、
   を含む、装置。
10. 前記ウェブ（Ｂ）を前記印刷ステーション（１４）で溝様形状に曲げるための少なくとも１つの成形要素（１６、１８）を含む、請求項９に記載の装置。
11. 前記溝様形状が、Ｖ字形状である、請求項１０に記載の装置。
12. 前記移動ウェブ（Ｂ）を前記移動ウェブ（Ｂ）の移動の方向に関して前記印刷ステーション（１４）の上流及び下流で支持するための要素（１６、１８）を含み、それによって前記移動ウェブ（Ｂ）が、支持されずに前記印刷ステーション（１４）を通って移動する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記印刷ステーション（１４）の上流で前記ウェブ（Ｂ）を支持するための要素（１６）を含み、それによって前記上流の支持要素（１６）が、前記インクジェットの少なくとも約６０ｍｍ上流に配置される、請求項９に記載の装置。
14. 前記印刷ステーション（１４）の下流で前記ウェブ（Ｂ）を支持するための要素（１８）を含み、それによって前記下流の支持要素（１８）が、前記インクジェットの少なくとも約１００ｍｍ下流に配置される、請求項９に記載の装置。
15. 前記印刷ステーション（１４）の上流及び下流で前記要素（１６、１８）の間に延在するバッフル（２０）を含み、前記バッフル（２０）が、前記少なくとも１つのプリンタヘッド（１０、１２）に対向する前記ウェブ（Ｂ）の面上に配置される、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の装置。

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